辛硫磷对刺参幼参的急性毒性效应.pdf

第 30 卷第1 期 2011 年1 月 水产科学 FISHERIES? SCIENCE Vol. 30 No. 1 Jan. 2011 辛硫磷对刺参幼参的急性毒性效应 王立梅, 包鹏云, 丁 ? 君, 丛玉婷, 王 ? 媛 ( 大连海洋大学 辽宁省省级高校水生生物学重点实验室, 辽宁 ? 大连? 116023 ) 摘? 要: 研究了静水条件下辛硫磷对刺参幼参(0. 8? 0. 1) g 的急性毒性试验, 以期为海参养殖环境监 测提供理论依据。利用 Bliss 法, 得出辛硫磷对刺参幼参在 24、 48、 72 h 半致死质量浓度分别为 0. 329、 0. 197、 0. 141 mg/L, 并计算出安全质量浓度为 0. 021 mg/L。 关键词: 辛硫磷; 刺参幼参; 急性毒性; 安全质量浓度 中图分类号: S968. 9文献标识码: A文章编号: 1003 ?1111( 2011)01?0050?03 收稿日期: 2010?03 ?23; ? 修回日期: 2010 ?05 ?21. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 40806047) ; 大连市青年人才基金资助项目( 2006J23JH036) . 作者简介: 王立梅( 1984- ) 女, 硕士, 研究方向: 水域生态学; E ?mail: hyjwlm 126. com. 通讯作者: 王媛( 1975- ) 女, 副教授, 研究 方向: 水域生态学; E?mail: wangyuan dlou. edu. cn. ? ? 辛硫磷( Phoxim) 是一种高效低毒的有机磷杀 虫剂农药, 广泛的用于农业生产, 在渔业生产中也 有使用。由于农药的利用率低, 剩余的药残可留于 土壤中。辛硫磷在土壤中的残效期可达 1 2 个 月, 通过雨水冲刷等途径可进入水体当中 1?2 , 污染 近海水域。近年来近岸水域受有机磷农药的污染 不断导致了大批的鱼虾贝死亡事故, 有机磷废水已 开始成为人们普遍关注的污染物之一。目前, 国内 外关于有机磷农药对水生生物影响的研究已有大 量的报道, 多以藻类、 鱼虾居多 3?7 , 辛硫磷对刺参 ( A postichop us japonicus) 幼参的急性毒性未见有 报道。笔者研究了辛硫磷对刺参幼参的急性毒性, 通过概率单位和浓度对数作线性回归得到辛硫磷 对刺参幼参的 LC50及安全质量浓度, 以期为建立有 机磷农药毒性效应预测系统和评价刺参养殖环境 提供科学依据。 1? 材料与方法 1. 1? 试验动物 幼参购自大连獐子岛渔业公司。试验前在实 验室条件下驯养 1 周, 水温( 20 ? 3) ? , 其间 3 d 定 时喂食 1 次 对数生长期的小球藻( Chlorella) , 换 水 2 次/ d。在驯养期内, 动物的死亡率不得超过 5%。选择质量( 0. 8? 0. 1) g 健康刺参幼参, 即选 择体色光泽, 个体完整舒展, 发育良好的动物作为 试验动物。 1. 2? 试验试剂和海水 丙酮为国产分析纯。40% 辛硫磷乳油, 相对密 度 1. 178( 20 ? , 北京顺意生物农药厂) 。试验前用 丙酮做助溶剂, 配制体积比为 1 ?1 的辛硫磷储备 液。试验用海水取自大连黑石礁附近海域, 经过砂 滤, 煮沸消毒, 试验期间水温与驯养水温一致, 盐度 32. 2? 0. 3, pH 8. 6? 0. 5。 1. 3? 试验方法 采用静水试验法 8 , 根据预试验结果, 按等对 数间距设 5 个浓度组, 一个对照组, 每组设双样平 行。试验在 1 L 烧杯中进行, 每个烧杯中放入 10 个幼参。试验时间 72 h, 试验进行 3 次。试验过程 中每隔 12 h 观察一次幼参活动状况并记录死亡个 体数, 每次观察后及时取出死亡个体。刺参幼参的 死亡判断标准是: 身体柔身, 自然卷曲, 管足及触手 收缩回体内; 疣刺收缩; 无附着能力; 无活动及摄食 能力; 以玻璃棒轻碰之无反应 9 。 1. 4? 数据处理 利用概率单位回归法进行试验结果的统计处 理 10, 得到线性回归方程各个参数值以及辛硫磷对 刺参幼参 24、 48、 72 h 的半致死质量浓度( LC50) 值 和 95% 的置信区间, 安全质量浓度( SC) = 48 h LC50? 0. 3/ ( 24 h LC50/ 48 h LC50) 2 11 2? 结果 2. 1? 试验动物的主要表现 在低剂量组, 12 h 内幼参活动状况与对照组几 乎无任何区别, 全部贴壁; 24 h 后活动能力逐渐迟 缓, 个别管足丧失吸附能力, 跌落烧杯底部, 行动迟 缓; 随着染毒时间的延长, 48 h 时大多数个体丧失 活动能力, 缓慢收缩、 伸展身体, 少量个体死亡; 至 72 h, 接近半数个体死亡。在高剂量组, 幼参对毒 物反应敏感, 12 h 内, 个别个体从壁上脱落, 死亡; 24 h 时所有个体没有附着能力, 基本不动, 但以玻 璃棒轻碰有反应, 超过 50% 死亡, 个别有吐肠现象; 48 h 少数个体存活, 大部分死亡, 个别个体吐肠、 化 皮; 72 h 时, 全部个体死亡, 有吐肠、 化皮现象。 2. 2? 辛硫磷对刺参幼参的急性毒性影响 不同时间不同浓度下刺参幼参的死亡结果见 表 1。试验结果表明, 随着试验质量浓度的增加和 试验时间的延长, 辛硫磷对刺参幼参的急性毒性效 应均明显增强, 死亡率也显著升高。 表 1? 辛硫磷对刺参幼参毒性试验 浓度对数 不同试验时间下的死亡率/ % 24 h48 h72 h 对照000 1. 699000 2. 000102040 2. 301304060 2. 6025090100 2. 90390100100 表 1 数据的分析结果见表 2。由试验结果可以 看出, 回归方程模型拟合良好, 即辛硫磷不同暴露 时间下幼参死亡率的概率单位与浓度的对数的关 系均为直线回归; 辛硫磷对刺参幼参 24、 48、 72 h 的 LC50为 0. 329、 0. 197、 0. 141 mg/ L, 其安全质量浓 度为 0. 021 mg/ L。 表 2? 辛硫磷对刺参急性毒性试验结果 暴露时间/ h回归方程P?2N LC50 mg ? L?1 LC5095% 置信区间 mg ? L?1 安全质量浓度 mg ? L?1 24PROBIT ( P) = 2. 807?7. 0690. 8610. 751100. 3290. 225 0. 5290. 021 48PROBIT ( P) = 3. 875?8. 8990. 7541. 197100. 1970. 142 0. 277 72PROBIT ( P) = 4. 136?8. 8920. 4822. 461100. 1410. 101 0. 195 3? 讨论 3. 1? 辛硫磷对刺参幼参急性毒性作用机制 有机磷对具备神经系统的动物毒作用机理基 本相同, 均为抑制动物胆碱酯酶( 乙酰胆碱酯酶, AChE) 活性, 引起乙酰胆碱代谢紊乱。乙酰胆碱酯 酶主要分布于动物的神经组织、 血液、 肝脏、 肌肉, 鳃、 电器官( 电鳐) 和生殖系统中 12?13 , 其中以脑组 织中的含量最为丰富。 有机磷农药能够作用于神经突触中的乙酰胆 碱酯酶, 通过对乙酰胆碱酯酶活性部位的丝氨酸磷 酸化, 生成不可逆的磷酰化酶, 从而阻碍乙酰胆碱 酯酶对乙酰胆碱的水解作用, 造成神经递质乙酰胆 碱在突触中的积累, 随之产生突触后膜去极化, 使 神经传导不能进行, 最终导致神经传导功能的紊 乱 14?15, 一般当组织胆碱酯酶抑制达 40% 60% 时, 动物可在几秒钟内死亡, 因此有机磷农药对胆 碱酯酶的抑制效应在一定程度上可以体现在动物 的死亡量上。 已有研究报道, 有机磷农药对 乙酰胆碱酯酶 的毒性效应呈现剂量? 效应关系 16?17 。一般的规 律是, 有机磷农药浓度越高, 对乙酰胆碱酯酶的毒性 越大, 一定范围内的有机磷农药浓度和乙酰胆碱酯 酶抑制程度之间呈良好的线性关系 18 ?19。由表 1 可 见, 在同一时间段内辛硫磷浓度较高时, 辛硫磷对幼 参的毒性越高, 幼参死亡率增大, 此时未死亡个体的 活动能力也下降, 吸附力减弱,个别排脏、 化皮。 也有研究表明: 有机磷农药的作用时间显著影 响有机磷农药对乙酰胆碱酯酶活性的抑制程度 20 。 药品作用时间越长, 达到同样的抑制效应所需的有 机磷农药浓度就越低。试验结果表明, 72 h LC50 48 h LC50 24 h LC50, 这与已有的研究结论相一致。 3. 2? 辛硫磷对刺参幼参的毒性影响 海洋环境污染已成为养殖刺参发生病害或死 亡的重要原因之一 21 , 其中有机磷污染跟重金属污 染一样不容忽视。各种污染物对不同海洋生物的 毒性因生物种类及其个体大小而异, 也与海水环境 的理化因子、 生物体污染物的适应程度以及试验条 件等有关。比较海洋污染物对不同海洋动物的毒 性, 可大致了解受试动物对污染物的敏感程度。本 研究发现, 辛硫磷对刺参幼参的急性毒性随时间和 浓度增大而上升, 其 24、 48、 72 h 的 LC50分别为 0. 329、 0. 197、 0. 141 mg/ L, 安全质量浓度为 0. 021 mg/ L。已有报道, 辛硫磷对草鱼( Ctenop haryng? odon idella) 24、 48、 72、 96 h LC50分别为 15. 34、 8. 88、 6. 12、 5. 74 mg/ L 22 , 安全质量浓度为 0. 57 mg/ L。通过数据比较可以看出, 在单一的毒性试 验中刺参幼参对辛硫磷敏感性明显的高于草鱼。 因此, 刺参幼参可以作为水产养殖业水环境污染的 监测生物, 本研究数据可以为刺参养殖有机磷污染 51 第 1 期 王立梅等: 辛硫磷对刺参幼参的急性毒性效应 境监测提供一定得参考依据。辽宁和山东是海参 养殖的重要地区, 有机磷农药污染给生物资源和水 产养殖业构成严重的威胁, 建立适当的有机磷农药 毒性效应预测系统来监控水域生态环境极为重要。 参考文献: 1 ? 刘锋章. 农药对自然环境和人类社会的负面影响及危 害 J . 山东环境, 1998( 4) : 70 ?77. 2 ? 沈国兴, 严国安, 彭金良, 等. 农药对藻类的生态毒理 学研究 J . 环境科学进展, 1999, 7( 6) : 131?139. 3 ? 唐学玺, 李永祺, 李春雁. 有机磷农药对海洋微藻致毒 性的生物学研究?. 久效磷胁迫下扁藻和三角褐指藻 脂质过氧化伤害的研究 J . 海洋学报, 1997, 19( 1): 139 ?143. 4 ? 汝少国, 李永琪, 敬永畅. 十种有机磷农药对扁藻的毒 性 J . 环境科学学报, 1996, 16(3): 337 ?341. 5 ? 周辉明, 吴志强, 袁乐洋, 等. 有机磷农药对鱼类的毒 性效应 J . 江西水产科技, 2005(1) : 19 ?22. 6 ? 戴家银, 邓微云, 王淑红. 重金属和有机磷农药对真鲷 和平鲷幼体的联合毒性研究 J . 环境科学, 1997, 18 (5): 44?46. 7 ? 汝少国, 李永祺, 姜明. 对虾的不同发育阶段对有机磷 农药的敏感 性及其机理 初探 J. 应用生 态学报, 1998, 9(3): 305?308. 8 ? 雷衍之. 养殖水环境化学 M . 北京: 中国农业出版 社, 2004: 191 ?198, 201 ?203. 9 ? 吕豪, 周伯文. 四种药物对刺参幼参毒性的初步研究 J . 水产科学, 2005, 24(6): 28?31. 10 贾春生. 利用 SPSS 软件计算杀虫剂的 LC50 J . 昆虫 知识, 2006, 43(3): 414?417. 11 黄晶雯, 黎瑞敏. 试述生物毒性试验在工业废水监测 中的应用 J . 北方环境, 2000(1) : 50 ?51. 12 Bruijn J D, Hermens J. Inhibition of acetylcholinester? ase and acute toxicity of organophosphorous com? pounds to fish: a preliminary structure ?activity analysis J . Aquatic Toxicology, 1993, 24( 3/ 4) : 257?274. 13Galgani F, Bocquen? G, Cadiou Y. Evidence of varia? tion in cholinesterase activity in fish along a pollution gradient in the North Sea J. Marine Ecology Pro ? gress Series, 1992, 91(12) : 77 ?82. 14Forget J, Bocquene G. Partial purification and enzy ? matic characterizaion of acetylcholinesterase from the intertidal marine copepod Tif riop us brevicornis J . Comparative Biochemistryand PhysiologyPartB, 1999, 123( 4) : 345?350. 15 Mileson B E, Chambers J E, Chen W L, et al. Common mechanism of toxicity: a cause study of organophos? phorus pesticides J . T oxicol Sci, 1998, 41( 1) : 8?20. 16 Galgani F, Bocquene G. In vitro inhibition of acetyl? cholinesterase from four marine species by organo ? phosphates and carbamates J. Bull Environ Contam Toxicol, 1990, 45(2): 243?249. 17 Guilhermino L, Celeste M, Carvalho A P, et al. Inhibi ? tion of acetylcholinesterase activity as effect criterion in acute tests with juvenile Dap hnia magna J. Chemosphere, 1996, 32(4) : 727?738. 18 Morgan M J, Fancey L L, Kiceniuk J W. Response and recovery of brain acetylcholinesterase activity in At? lantic salmon( Salmo salar ) exposed to fenitronthion J. Can J Fish Aquat Sci, 1990, 47(9): 1652 ?1654. 19 Danet A F, Badea M, Marty J L, et al. Flow analysis for determination of paraoxon with use of immobilized acetylcholinesterase reactor and new type of chemilu? minescent reaction J . Biopolymers( Biospectrosco ? py) , 2000, 57(1): 37?42. 20 何东海, 孟范平, 朱小山. 有机磷农药对海洋动物乙酰 胆碱酯酶( AChE) 的毒性效应研究进展 J . 海洋通 报, 2003, 22( 6) : 71 ?78. 21 隋锡林, 邓欢. 刺参池塘养殖的病害及防治对策 J. 水产科学, 2004, 23( 6) : 22 ?23. 22 谢文平, 马广智, 赖子尼. 氯氰菊酯和有机磷农药对草 鱼鱼种急性及联合毒性 J. 水利渔业, 2006, 26( 1): 98?101. Acute Toxicity of Phoxim to Sea Cucumber Apostichopus j aponicus Juveniles WANG Li?